栽培措施及其互作对北方春玉米产量及耐密性的调控作用

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本站小编 Free考研考试/2021-12-26

朴琳, 任红, 展茗, 曹凑贵, 齐华, 赵明, 李从锋. 栽培措施及其互作对北方春玉米产量及耐密性的调控作用[J]. , 2017, 50(11): 1982-1994 https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2017.11.004
PIAO Lin, REN Hong, ZHAN Ming, CAO CouGui, QI Hua, ZHAO Ming, LI CongFeng. Effect of Cultivation Measures and Their Interactions on Grain Yield and Density Resistance of Spring Maize[J]. Scientia Acricultura Sinica, 2017, 50(11): 1982-1994 https://doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2017.11.004

0 引言

【研究意义】东北是中国最主要的玉米产区,年总产量占全国36%^[1]。近年受气候变化和种植效益的影响,该区域玉米种植面积增加迅速,资源环境的压力不断增大^[2]。目前国家提出到2020年“镰刀弯”玉米非优势种植面积将调减5 000万亩以上,这无疑给优势区域玉米生产提出了新的挑战,未来优势区的持续稳定增产和提质增效变得尤为重要。受季风气候影响,该地区农业干旱指数（CWDI）年际间波动剧烈并有上升趋势^[3];同时长时间的不合理耕作引起的土壤夯实、耕层变浅等问题也制约着玉米产量的进一步提升^[4]。提高玉米产量主要依靠栽培技术的改进和品种改良^[5-6]。其中栽培技术优化的贡献达30%—50%^[7],产量的增加得益于合理种植模式^[8-9]下种植密度的提高,但目前利用单项栽培技术实现产量大幅提高变得日益艰难。当前,通过综合多项高产栽培措施形成优化栽培模式,提高玉米群体的耐密性,实现密植群体资源的高效利用已成为玉米稳产增效的主要途径^{[4, 10-11]}。【前人研究进展】深松通过改善耕层土壤环境,促进深层根系生长,减少表层根系拥挤,缓解了密植群体单株根系对肥水资源的竞争,显著提高了千粒重,增加产量12%左右^[12];80 cm+40 cm宽窄行种植通过调控株行距配置,改善冠层的光分布,显著了提高粒数和粒重,较等行距种植可提高产量13%^[13];乙矮合剂（ethylene- chlormequat-potassium,EKC）处理有助于延缓密植夏玉米群体叶片的衰老,实现6%—8%的产量增益^[14]。关键技术的集成与优化可进一步提升玉米籽粒产量与综合效率,其增产增效主要归因于花后叶片光捕获能力的提高^[15],以及群体光、温、水、肥等资源效率协同优化的结果^[16]。随种植密度的增加,栽培措施与基因型的互作效益显著提高,这也是未来玉米高产高效栽培模式的关键^[17]。【本研究切入点】关于密植、深松、宽窄行等单向措施或两项措施互作对玉米群体生长影响的研究已有较多报道,但多项栽培措施组配的综合栽培模式对产量的调控作用尚不明确,以及各栽培措施对春玉米群体产量和耐密性调控的交互效应及其对产量贡献率的研究鲜见报道。【拟解决的关键问题】明确密植、宽窄行、化控及深松等关键栽培措施及其互作对春玉米群体产量的调控作用,确定不同栽培模式调控下玉米群体的耐密性和资源利用效率,以期为春玉米密植高产稳产提供理论依据与技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地点概况

本试验于2013—2014年在辽宁省铁岭市铁岭县小南镇沈阳农业大学研究基地（42°49′N,124°16′E）进行,该试验站位于辽宁省北部,是东北春玉米区的主产区之一,属中温带大陆性季风气候。20年间生长季（5—10月）平均≥10℃积温达3 197℃,日均温21℃,平均降雨总量543 mm,其中,2013年降水745 mm,属于为正常年份;2014年降水497 mm,属于为少雨年份（图1）。供试土壤为棕壤,0—20 cm平均有机质含量19.66 g·kg^-1、全氮含量1.12 g·kg^-1、碱解氮含量132.8 mg·kg^-1、速效磷含量33.26 mg·kg^-1、速效钾含量161.5 mg·kg^-1。

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图1铁岭试验站2013、2014年及1992—2012年生长季气象数据
-->Fig. 1Daily meteorological data during maize growing seasons in 2013, 2014 and the average of 1992-2012 at the Tieling experimental station
-->

1.2 试验设计

供试品种为耐密高产品种中单909,设置45 000、60 000、75 000、90 000和105 000株/hm² 5个密度。小区面积48.72 m²,3次重复。试验采用裂裂区设计,主区为耕作方式,裂区为种植方式,裂裂区为化控剂处理。主区耕作方式为：（1）条深松耕作（S）,运用条深松整地一体机春季灭茬深松35 cm;（2）常规旋耕耕作（R）,运用旋耕整地一体机春季灭茬旋耕20 cm。裂区种植方式为：（1）宽窄行种植（W）,80 cm+40 cm宽窄行种植,人工精量点播;（2）等行距种植（U）,等行距60 cm单株种植,人工精量点播。裂裂区化控处理：（1）化控剂处理（C）,于拔节期（6片展开叶）人工均匀叶面喷施浓度为200 mg·kg^-1的乙矮合剂金得乐（ethylene-chlormequat- potassium,ECK）225 kg·hm^-2;（2）清水对照（CK）,于拔节期（6片展开叶）人工均匀叶面喷施清水225 kg·hm^-2。播种前一次性侧深施纯氮（N）315.75 kg·hm^-2,磷肥（P₂O₅）147.38 kg·hm^-2,钾肥（K₂O）236.25 kg·hm^-2（2013）和纯氮（N）275 kg·hm^-2,磷肥（P₂O₅）140 kg·hm^-2,钾肥（K₂O）230 kg·hm^-2（2014）。2013年5月10日和2014年4月26日播种,于3片展开叶时间定苗,2013和2014年分别于10月3日和10月4日收获,其他管理同当地生产田且无灌溉。

1.3 测定项目及方法

气象数据（5月1日至9月30日）：日降雨量（accumulated precipitation;mm）、日平均气温（mean air temperature;℃）及日照时数（accumulated sunshine hours;h）等气象数据下载自中国中央气象站数据库（http://www.cma.gov.cn）。光能辐射（the solar radiation;MJ·m^-2）根据公式（1）计算^[18-20]。
Q = Q₀ (a+b×S/S₀) （1）
式中,Q是总的太阳辐射,Q₀是大气太阳辐射,S是实际日照时数,S₀是可能日照时数,S/S₀是日照时数比例,参数a和b分别取值0.248和0.752。
籽粒产量及产量构成：小区中央6行全部采收,测定小区总株数,总穗数,鲜重,各小区按平均10穗重选取10个果穗进行室内考种（3次重复）,脱粒测定籽粒重和含水量。籽粒产量为含水量14%时的产量（GY）。
以作物产量（GY）为衡量指标,计算有效积温利用效率（growth degree days use efficiency,GUE;g·m^-2·℃·d）、光辐射利用效率（solar radiation use efficiency,RUE;g·MJ^-1）、降水利用效率（precipitation use efficiency,PUE;g·m^-2·mm）和氮肥偏生产力（nitrogen partial factor productivity,PFPN;kg·kg^-1）。
GUE= GY/GDD （2）
RUE= GY/Qa （3）
PUE= GY/P （4）
PFPN= GY/N （5）
式中,GDD是全生育期总积温,Qa是全生育期太阳辐射总量,P是全生育期降雨总量,N为施氮量。

1.4 数据统计与分析

采用Microsoft Excel 2013 数据记录与整理,统计分析软件SPSS17.0和SAS进行方差分析、相关分析、线性逐步回归分析,处理之间采用新复极差法（Duncan’s;P<0.05）进行比较分析,曲线专家（Curve expert1.3）方程拟合,软件Sigma Plot 12.0作图。

2 结果

2.1 栽培措施对产量及产量构成的调控效应

相比传统旋耕等行距种植（RU）籽粒产量,低密度（4.5万株/hm²）下栽培措施产量增益两年间存在显著差异,2013年（正常年份）除旋耕宽窄行种植（RW）、深松等行距种植化控（SUC）和深松宽窄行种植化控处理（SWC）差异不显著外,深松等行距种植（SU）、旋耕等行距种植化控（RUC）、深松宽窄行种植（SW）、以及旋耕宽窄行化控（RWC）处理群体籽粒产量均显著低于RU处理。而2014年（少雨年份）除SW处理产量低于RU处理外,其他处理下产量均高于RU,但只有SU和SWC处理产量提高达到显著水平（表1）。
Table 1
表1
表1不同栽培措施下春玉米产量及产量构成
Table 1Grain yield and yield components of spring maize under different treatments

密度 Density (×10⁴plants/hm²）	处理 Treatment	2013				2014
密度 Density (×10⁴plants/hm²）	处理 Treatment	产量增益 Yield improvement (%)	产量 Yield (×10³ kg·hm^-2)	穗粒数 Kernels per spike	百粒重 100-kernel weight (g)	产量增益 Yield improvement (%)	产量 Yield (×10³ kg·hm^-2)	穗粒数 Kernels per spike	百粒重 100-kernel weight (g)
4.5	RU	0.00	10.5op	619.7cde	35.62a	0.00	10.37rs	624.8c	34.82bc
	RUC	-6.44	9.82qr	603.5efg	33.64ab	1.20	10.49qrs	640.4abc	35.65bc
	RW	-0.15	10.48op	657.8a	32.54bcd	1.39	10.51qr	633.2bc	37.59a
	RWC	-6.68	9.8r	632.6bcd	32.79bc	2.16	10.59pqr	658.7a	35.74bc
	SU	-4.43	10.03qr	638.4abc	33.44b	5.83	10.97mn	650.5ab	35.7bc
	SUC	-3.20	10.16pqr	658.5a	32.65bcd	1.17	10.49qrs	639.1abc	35.89b
	SW	-5.75	9.9qr	610.7def	32.22bcd	-1.70	10.19s	645.5abc	34.54c
	SWC	-2.96	10.19pq	654.2ab	33bc	3.84	10.77nopq	625.3c	35.59bc
6.0	RU	5.62	11.09klm	584.8gh	30.94cdefg	2.45	10.62opqr	588.8d	30.93fg
	RUC	1.20	11.22jklm	591.4fg	30.45defgh	4.22	11.07mn	595.9d	31.7ef
	RW	6.75	11.84defg	609def	32.4bcd	3.95	11.04mn	586.7d	32.44de
	RWC	-3.27	10.73no	616.4cde	28.74ghijk	2.71	10.91mnop	564.1e	33.31d
	SU	2.76	11.4hijk	638.7abc	31.56bcde	7.42	11.41ijkl	602.1d	32.91de
	SUC	1.77	11.29ijkl	614.1def	29.54efghi	9.68	11.65fghij	625.3c	32.5de
	SW	-1.11	10.97lmn	601.5efg	31.44bcdef	9.41	11.62ghij	598d	33.06d
	SWC	1.53	11.26ijklm	623.2cde	29.37efghi	4.23	11.07mn	562.2e	32.62de
7.5	RU	10.21	11.57ghij	550ij	29.32efghi	7.53	11.15lm	517.3hij	29.33hij
	RUC	0.27	11.6ghi	507kl	28.21hijkl	2.47	11.43ijkl	539.3fg	29.85ghi
	RW	4.76	12.12cde	566.1hij	26.82jklmn	4.63	11.67fghij	540.3fg	28.07jkl
	RWC	-2.12	11.33ijkl	544.3j	26.94jklmn	5.68	11.78efgh	524.2ghi	28.68ijk
	SU	1.86	11.79efg	543.5j	26.89jklmn	3.13	11.5hijk	549.5ef	30.16gh
	SUC	1.06	11.69fgh	514k	27.75ijkl	8.97	12.15cd	556.2ef	29.49hi
	SW	4.00	12.03cdef	568.7hi	29.68efghi	9.95	12.26bc	565.9e	30.16gh
	SWC	4.28	12.07cdef	566.1hij	29.58efghi	6.99	11.93defg	494.7k	30.2gh
9.0	RU	12.90	11.85defg	518.3k	29.16fghij	4.24	10.81nopq	515.9hij	26.02no
	RUC	0.64	11.93defg	501.6klm	25.18mn	7.68	11.64fghij	496.4jk	28.82ijk
	RW	4.67	12.41c	486.3lmn	28.96ghij	5.41	11.39jkl	503.2ijk	27.07lmn
	RWC	0.12	11.87defg	479.4mn	25.03mn	9.01	11.78efgh	498.6jk	26.48mno
	SU	2.74	12.18cd	479.3mn	27.32ijklm	12.54	12.17cd	524.6ghi	28.1jkl
	SUC	2.70	12.17cd	472n	25.85lmn	10.70	11.97cdef	527gh	26.46mno
	SW	7.96	12.8b	548.1ij	26.56klmn	3.85	11.23klm	522.3ghi	26.68mno
	SWC	4.45	12.38c	513.6k	28ijkl	16.13	12.55ab	488.8kl	27.78klm
10.5	RU	-4.51	10.03qr	429.3o	24.61n	5.49	10.94mno	425.5o	24.65p
	RUC	8.77	10.91mn	478.9mn	25.29mn	7.36	11.74fghi	437.3o	25.89no
	RW	10.30	11.06klmn	441.3o	26.15lmn	5.25	11.51hijk	444.7no	27.25lmn
	RWC	13.31	11.36hijk	438.8o	26.05lmn	9.17	11.94cdefg	460.4mn	26.38no
	SU	4.80	10.51op	440.9o	26.83jklmn	4.35	11.41ijkl	442.2no	27.03lmn
	SUC	11.90	11.22jklm	422.4o	25.96lmn	10.40	12.08cde	466m	25.35op
	SW	30.51	13.09b	509kl	26.16lmn	14.39	12.51ab	470.7lm	26.67mno
	SWC	31.27	13.16a	514.1k	26.09lmn	15.02	12.58a	434o	27.14lmn

RU, rotary uniform rows planting (traditional cultivation); RUC, rotary uniform rows planting and chemical regulator; RW, rotary wide-narrow rows planting; SU, subsoiling uniform rows planting; RWC, rotary wide-narrow rows planting and chemical regulator; SUC, subsoiling uniform rows planting and chemical regulator; SW, subsoiling wide-narrow rows planting; SWC, subsoiling wide-narrow rows planting and chemical regulator. Different lowercase letters are significant differences at the 0.05 level, respectively. The same as belowRU,旋耕等行距（传统栽培）;RUC,旋耕等行距化控;RW,旋耕宽窄行种植;SU,深松等行距种植;RWC,旋耕宽窄行化控;SUC,深松等行距化控;SW,深松宽窄行种植;SWC,深松宽窄行化控。小写字母表示处理间均值差异显著（P<0.05）。下同

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随着种植密度提升,产量增益呈增加的趋势,表现为多项措施互作效益高于单项措施增产效益;RU处理9万株/hm²种植密度产量最高;少雨年份,深松耕作处理表现出更大的产量增益;当种植密度为10.5万株/hm²,栽培技术组合的产量增益均可达到10%以上,其中SWC处理在10.5万株/hm²时平均产量增益达23.14%（表1）。

2.2 栽培措施对产量调控的互作方差分析

产量及产量构成的方差交互分析,除少雨年份（2014年）的深松与化控和密度（S×C×D）对产量调控的交互效应没有达到显著水平外,其他栽培措施及栽培措施组合与种植密度间均存在着广泛的互作效应,产量增益来自于栽培技术与密度互作下穗粒数、粒重不同程度的增加。栽培措施及措施间的互作对产量的调控主要通过调控穗粒数实现,但正常年份（2013年）C、S×C和少雨年份（2014年）的S×D、S×W×D和S×W×C×D则主要体现在对百粒重的显著调控效应上（表2）。
Table 2
表2
表2不同栽培措施对产量调控的互作效应
Table 2The ANOVA results of yield and yield components among different treatments

处理 Treatment	2013			2014
处理 Treatment	产量 Yield	穗粒数 Kernels/spike	百粒重 100-kernel weight	产量 Yield	穗粒数 Kernels/spike	百粒重 100-kernel weight
D	>100**	>100**	>100**	>100**	>100**	>100**
S	85.79**	34.49**	0.05ns	>100**	20.43**	8.03**
W	>100**	60.76**	0.14ns	34.88**	11.02**	5.71*
C	4.07*	3.91ns	17.21**	68.68**	7.55**	0.83ns
S×D	36.16**	2.71ns	1.68ns	7.73**	1.09ns	4.08**
W×D	61.79**	6.03**	1.75ns	15.08**	7.95**	5.76**
C×D	15.05**	7.34**	4.13**	12.99**	3.26*	0.61ns
S×W	16.11**	17.28**	5.35*	9.29**	23.45**	3.02ns
S×C	20.39**	0.76ns	4.91*	4.76*	19.16**	5.90*
W×C	24.71**	1.75ns	0.74ns	4.62*	42.96**	0.36ns
S×W×D	19.27**	38.23**	4.36**	6.53**	0.25ns	6.81**
S×C×D	7.05**	8.68**	3.19*	0.84ns	3.33*	3.04*
W×C×D	2.61*	2.72*	1.93ns	17.97**	6.22**	0.72ns
S×W×C	15.95**	6.48*	1.11ns	8.02**	22.33**	30.84**
S×W×C×D	4.68**	3.91**	1.33ns	15.70**	0.87ns	5.02**

D, density; C, chemical regulator; W, wide-narrow rows planting; S, subsoiling. ns, not significant; *, significant at the 0.05 level; **, significant at the 0.01 level. The same as belowD,增密;C,化控;W,宽窄行;S,深松。ns,表示差异不显著;*,表示在0.05水平差异显著;**,表示在0.01水平差异显著。下同

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2.3 栽培技术对产量调控的通径和因子分析

措施组合旋耕宽窄行种植化控处理（RWC）中,两年化控（C）均表现为极显著的正作用（P<0.01）,宽窄行（W）则表现为负的直接作用,同时密度（D）和宽窄行（W）通过化控（C）有较大的正的间接作用,正常年份（2013年）间接通径系数分别为1.02和1.35,少雨年份（2014年）则分别为0.49和0.55。产量增益主要来自化控的直接作用及宽窄行与化控的间接互作效应。
措施组合深松宽窄行种植处理（SW）中,密度（D）正常年份（2013年）表现为显著的负直接作用,少雨年份（2014年）则为正的直接作用,宽窄行（W）对产量表现为正的直接作用;但正常年份（2013年）密度（D）和宽窄行（W）通过深松（S）表现出相对较大的间接作用（通径系数分别为1.07和1.18）,少雨年份（2014年）宽窄行（W）通过密度（D）和密度（D）通过宽窄行（W）对产量表现出较大的间接作用（通径系数分别为0.52和0.42）。产量增益正常年份（2013年）主要来自宽窄行（W）和密度（D）与深松间（S）的交互作用;少雨年份（2014年）则主要来自密度（D）与宽窄行（W）的间接交互作用。
措施组合深松等行距化控处理（SUC）中,正常年份（2013年）的化控（C）,少雨年份（2014年）的密度（D）对产量表现出显著的正直接作用（P<0.05）,深松（S）正常年份（2013年）对产量起到负的直接作用,少雨年份（2014年）则表现为正的直接作用。但密度（D）和深松（S）通过化控（C）对产量有较大的正向的间接作用,正常年份（2013年）间接通径系数分别为1.00和1.35,少雨年份（2014年）则分别为0.33和0.30,同时化控（C）通过密度（D）对产量也表现出较大的间接作用（间接通径系数为0.40）。产量增益正常年份（2013年）主要来自深松（S）与化控（C）间的交互作用和化控（C）的直接作用;少雨年份（2014年）则主要来自化控（C）的直接作用及密度（D）与化控（C）的间接互作效应。
措施组合深松宽窄行种植化控处理（SWC）中,化控（C）两年均对产量都表现出极显著的正作用（P<0.01）,宽窄行（W）则表现出负的直接作用。但深松（S）、密度（D）和宽窄行（W）通过化控（C）对产量有较大的正的间接作用,正常年份（2013年）间接通径系数分别为1.63、2.15和2.18,少雨年份（2014年）则分别为0.76、0.84和0.69;然而正常年份（2013年）密度（D）、宽窄行（W）和化控（C）通过深松（S）则表现出较大的负间接作用。产量增益正常年份（2013年）主要来自深松（S）、密度（D）和宽窄行（W）与化控（C）间的交互作用以及化控（C）的直接作用;少雨年份（2014年）主要来自于化控（C）的直接作用及密度（D）和宽窄行（W）与化控（C）的间接互作效应（表3）。
Table 3
表3
表3综合栽培措施组合内栽培措施的通径与因子分析
Table 3The factor and path analysis of integrated cultivation measures

栽培模式 Cultivation measure	因子 Factor	2013							2014
栽培模式 Cultivation measure	因子 Factor	相关系数 Coefficient	直接通径系数 Sta coefficient	间接通径系数 Indirect path coefficient				得分 Scoring	相关系数 Coefficient	直接通径系数 Sta coefficient	间接通径系数 Indirect path coefficient				得分 Scoring
				D	W	C	S				D	W	C	S
RWC	D	0.44	-0.25	—	-0.33	1.02	—	0.34	0.89 **	0.46*	—	-0.07	0.49	—	0.35
	W	0.73 **	-0.42	-0.20	—	1.35	—	0.36	0.88 **	-0.08	0.41	—	0.55	—	0.35
	C	0.88 **	1.45 **	-0.18	-0.39	—	—	0.37	0.92 **	0.62 **	0.37	-0.07	—	—	0.36
SW	D	0.14	-1.08*	—	0.15	—	1.07	0.34	0.85 **	0.59	—	0.42	—	-0.15	0.39
	W	0.51	0.18	-0.85	—	—	1.18	0.35	0.80 **	0.47	0.52	—	—	-0.19	0.41
	S	0.47	1.23	-0.94	0.18	—	-	0.36	0.25	-0.31	0.29	0.29	—	—	0.33
SUC	D	0.69 **	0.34	—	—	1.00	-0.65	0.34	0.89 **	0.51*	—	—	0.33	0.06	0.37
	C	0.96 **	1.43 **	0.24		—	-0.71	0.35	0.90 **	0.41	0.40	—	—	0.08	0.41
	S	0.89 **	-0.75	0.29		1.35	—	0.37	0.67 **	0.12	0.25	—	0.30	—	0.35
SWC	D	0.04	-0.12	—	-0.09	1.63	-1.38	0.24	0.73**	0.28	—	-0.38	0.76	0.07	0.28
	W	0.43	-0.11	-0.10	—	2.15	-1.52	0.26	0.75**	-0.43	0.25	—	0.84	0.09	0.30
	C	0.62*	2.31 **	-0.09	-0.10	—	-1.50	0.27	0.91 **	0.95 **	0.23	-0.38	—	0.11	0.30
	S	0.38	-1.59	-0.10	-0.11	2.18	—	0.28	0.72**	0.15	0.14	-0.26	0.69	—	0.24

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2.4 栽培措施对春玉米群体耐密性的调控

通过产量对种植密度回归计算其理论最适密度,正常年份（2013年）旋耕等行距（传统栽培;RU）种植密度为7.46万株/hm²。相较于RU处理,多措施互作处理（SWC）,理论最适密度最高（14.41万株/hm²）,可增密6.95万株/hm²;双项措施互作（SW、WC和SUC）理论最适密度分别为12.12、9.03和8.27万株/hm²,相对RU增密4.66、1.57和0.81万株/hm²,高于单措施处理;单措施处理RUC、RW和SU,理论最适种植密度分别为8.11、7.83和7.80万株/hm²,相对RU增密0.65、0.37和0.34万株/hm²。而少雨年份（2014年）RU处理最适密度为8.75万株/hm²,处理间差异与正常年份（2013年）一致,但增幅略有降低,单项措施（除SU处理外）相较RU可增密0.18—1.7万株/hm²,双项措施互作增密0.06—1.9万株/hm²。多措施互作相比RU处理仍然增密最多,达到5.59万株/hm²（图2）。

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图2不同栽培措施处理群体产量及其对密度的回归曲线
A和I,传统栽培（旋耕等行距;RU）;B和J,旋耕等行距化控（RUC）;C和K,旋耕宽窄行种植（RW）;D和L,深松等行距种植（SU）;E和M,旋耕宽窄行化控（RWC）;F和N,深松等行距化控（SUC）;G和O,深松宽窄行种植（SW）;H和P,深松宽窄行化控（SWC）。A—H为2013年处理,I—P为2014年处理
-->Fig. 2The yield and regression curve of population densities under different treatments
A and I, traditional cultivation (rotary uniform rows planting; RU); B and J, rotary uniform rows planting and chemical regulator(RUC); C and K, rotary wide -narrow rows planting(RW); D and L, subsoiling uniform rows planting (SU); E and M, rotary wide-narrow rows planting and chemical regulator (RWC); F and N, subsoiling uniform rows planting and chemical regulator (SUC); G and O, subsoiling wide-narrow rows planting (SW); H and P, subsoiling wide -narrow rows planting and chemical regulator (SWC). A-H were treatments in 2013, I-P were treatments in 2014
-->

2.5 综合栽培措施对春玉米群体籽粒产量的调控

不同年份条件下栽培措施的调节效应有差异,正常年份（2013年）低密度下栽培措施对群体产量存在负的调控效应,单项措施、双项措施和多项措施较对照减产2.96%—5.21%;而高密度下调控效应显著提高,多项措施高于双项措施和单项措施,分别较对照（RU处理）平均增产31.27%、15.57%和7.96%;少雨年份（2014年）低密度下栽培措施对群体产量的调控效应为正,较对照增产0.54%—3.84%,高密度下,措施互作的调控效应的趋势与正常年份相同,但低于正常年份,分别为15.02%、11.32%和5.65%（图3）。密植群体中多项栽培措施的互作存在着显著的优势,从而体现了密植高产下关键栽培调控措施的重要性。

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图3不同综合栽培模式对春玉米密植群体产量的调控效应
A和C为低密度（4.5万株/hm²）;B和D为高密度（10.5万株/hm²）。A和B为2013年产量;C和D为2014年产量
-->Fig. 3The regulating effect of different integrated measures modes on grain yield under different densities
A and C were under low planting density (45 000 plant/hm²); B and D were under high planting density (105 000 plant/hm²). A and B were the yields in 2013; C and D were the yields in 2014
-->

2.6 栽培措施调控下玉米密植群体的资源利用

探讨不同栽培措施及措施互作对玉米群体不同资源利用效率的调控效应,相关分析结果表明,除处理密度（D）、宽窄行种植（W）、深松宽窄行种植（SW）和深松宽窄行种植化控（SWC）处理的产量与降水利用效率（PUE）相关性不显著外,其他各处理产量均与资源利用效率有显著的相关性,且除光辐射量利用率（RUE）与PUE,密度（D）和宽窄行（W）处理RUE与氮肥偏生产率（PFPN）间无显著的相关性外,各资源利用率间也存在着显著相关性;资源利用效率对产量的逐步回归结果表明,除宽窄行（W）和深松化控（SC）处理外,各栽培措施及措施互作组合均通过RUE及其分别与有效积温利用率（GUE）和PFPN的协作调控产量;其中处理密度（D）、化控（C）和深松宽窄行种植（SW）主要通过调控RUE和PFPN调控产量;处理深松（S）、宽窄行种植化控（WC）和深松宽窄行种植化控（SWC）通过改变RUE和GUE调控产量;处理宽窄行（W）和深松化控（SC）则分别通过RUE和PUE,GUE和PFPN调控产量（表4）。
Table 4
表4
表4不同栽培措施下群体主要资源利用效率因子分析
Table 4The factor analysis of major resource efficiency under different cultivation measures

栽培措施 Cultivation measure	资源利用率相关系数 Correlation coefficient of resources efficiency					逐步回归系数 Stepwise regression coefficient	栽培措施 Cultivation measure	资源利用率相关系数 Correlation coefficient of resources efficiency				逐步回归系数 Stepwise regression coefficient
栽培措施 Cultivation measure		PUE	RUE	GUE	PFPN	逐步回归系数 Stepwise regression coefficient	栽培措施 Cultivation measure	PUE	RUE	GUE	PFPN	逐步回归系数 Stepwise regression coefficient
D	PUE	—	—	—	—	—	WC	—	—	—	—	—
	RUE	-0.316	—	—	—	0.905**		0.214	—	—	—	0.523**
	GUE	0.450*	0.704**	—	—	—		0.755**	0.802**	—	—	0.53**
	PFPN	0.900**	0.13	0.795**	—	0.325**		0.945**	0.522**	0.928**	—	—
	YIELD	0.006	0.947**	0.895**	0.442*	—		0.512**	0.948**	0.950**	0.766**
C	PUE	—	—	—	—	—	SC	—	—	—	—	—
	RUE	0.05	—	—	—	0.796**		0.192	—	—	—	—
	GUE	0.682**	0.764**	—	—	—		0.751**	0.792**	—	—	1.733**
	PFPN	0.932**	0.408*	0.901**	—	0.363**		0.945**	0.502**	0.926**	—	-0.849
	YIELD	0.378*	0.944**	0.935**	0.687**	—		0.500**	0.946**	0.947**	0.756**	—
W	PUE	—	—	—	—	0.297**	SW	—	—	—	—	—
	RUE	-0.299	—	—	—	1.048**		0.109	—	—	—	0.821**
	GUE	0.388*	0.764**	—	—	—		0.540**	0.895**	—	—	—
	PFPN	0.872**	0.207	0.789**	—	—		0.852**	0.613**	0.901**	—	0.258**
	YIELD	-0.016	0.959**	0.915**	0.476**	—		0.309	0.979**	0.967**	0.761**	—
S	PUE	—	—	—	—		SWC	—	—	—	—	—
	RUE	0.133	—	—	—	0.535**		0.087	—	—	—	0.565**
	GUE	0.726**	0.778**	—	—	0.525**		0.584**	0.859**	—	—	0.472**
	PFPN	0.940**	0.463*	0.917**	—	—		0.884**	0.542**	0.896**	—	—
	YIELD	0.452*	0.944**	0.942**	0.729**	—		0.325	0.970**	0.957**	0.729**	—

PUE: Precipitation use efficiency; RUE: Solar radiation use efficiency; GUE: Growth degree days use efficiency; PFPN: Nitrogen partial factor productivity; D, density; C, chemical regulator; W, wide-narrow rows planting; S, subsoiling; WC, wide-narrow rows planting and chemical regulator; SC, subsoiling and chemical regulator; SW, subsoiling and wide-narrow rows; SWC, subsoiling and wide-narrow rows and chemical regulatorPUE：降水利用率;RUE：光辐射量利用率;GUE：有效积温利用率;PFPN：氮肥偏生产率;D,增密;C,化控;W,宽窄行;S,深松;WC,宽窄行+化控;SC,深松+化控;SW,深松+宽窄行;SWC,深松+宽窄行+化控

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3 讨论

玉米通过增加的植株数量补偿下降的单株产量,最终实现群体产量的提升,在很多研究中已经得到共识^{[5, 21-22]}。采用适宜的栽培措施改良群体结构,提高群体的容纳量和抗逆性已成为目前玉米高产高效的主要途径^[23-24];同时研究认为优化栽培产量潜力的体现与环境条件的适应存有密切关系,构建高产群体应弱化群体内竞争,提高群体环境的适应性^[25]。东北地区降雨量年际间波动较大,且受大陆性季风气候影响,阶段性干旱、涝害和风险生育后期发生机率高于生育前期^[26]。本研究表明,栽培措施及其与密度之间存在着普遍而显著的交互效应,同时对产量构成因素也存在着交互的调控效应,其主要通过调控穗粒数实现（表2）。低密度正常年份（2013年）栽培措施对产量并不存在正向的调控效应,而少雨年份（2014年）栽培措施及措施组合均表现出产量增益（表1）,表明宽窄行、化控以及深松均为抗逆境缓解措施,随着密度胁迫加重,栽培措施及其互作的产量增益显著增加,且多项措施组合正常年份产量增益一直大于双项和单项措施,而少雨年份中等密度下产量增益与单项措施和双项措施差异不显著,但种植密度10.5万株/hm²均达到最大值（表1,图3）。
玉米密植群体内单株间的相互竞争不可避免的被强化^[27],植株倾向于更高的株高、更细的茎秆以争夺更多的光能辐射,这往往导致能量与营养的分散,从而限制产量的提高^[28],群体产量的提高与资源的高效利用密不可分^[16]。宽窄行作为经典的冠层优化栽培技术^[29],通过增加行间距优化玉米群体冠层结构,提高群体的通风、透光性,中下层叶片的光合性能^[30-32]提升密植群体的光能利用效率^[33];化控为经典的强化抗逆的栽培技术^[34],主要通过缩短茎秆节间长度,降低株高,同时提高植株对氮素的利用效率,产量提高显著^[35]。本研究在措施互作对产量调控的基础上,进一步分析了不同组合内各措施的交互效应及其贡献率,化控在栽培组合中主要表现为显著的直接作用（贡献率27%—41%）,宽窄行在组合SW中表现为显著的正向直接作用,而在组合RWC和SWC中其直接作用系数为负,说明该技术与其他措施组配的时候存在较大选择性。同时由于常年的不合理耕作,目前东北春玉米区平均耕层仅为15.1 cm,夯实土壤严重限制了根系对深层土壤水分养分的吸收^[36]。深松为经典的耕层优化栽培技术^[37],可有效打破犁底层显著提高土壤耕层厚度^[38],促进玉米地下部生长发育,提高肥料的利用效率和水分利用效率^[39-41],间接作用于籽粒产量^[42]。本研究证实,深松在不同栽培模式中主要以间接作用为主（贡献率24%—37%）,通过化控对产量的间接作用系数较大,这可能还是由于深松主要改变土壤耕层结构,通过改善根系的生长,间接作用于冠层及产量（表3）。
本研究选取的栽培措施及其互作对玉米群体耐密性均有显著的调控效应,但对耐密性的提升程度不同,耐密性的提升协同群体产量的增加,且表现为多措施互作高于两项措施互作和单项措施处理（图2—3）。改良冠层结构的同时通过改变耕作方式提高耕层结构和种植模式是维持中国玉米密植群体产量稳定性的主要通径^[43]。虽然该地区年降水量波动性很大,但各栽培模式产量的提高却主要归因于群体耐密性的改良及其对RUE、GUE和PFPN的调控（表4）。栽培措施及其互作通过改善群体根冠层结构,提高玉米群体种植密度,通过密植群体对光、温及肥料利用效率的提升最终实现了产量的提高。
作为东北春玉米雨养农业区,玉米密植的过程中一定要辅以必要的栽培技术措施,因此建议改传统的旋耕为深松耕,提高土壤对自然降水的蓄含能力,同时叶面喷施化学调控剂,提高群体抗逆性保证稳产,如果技术条件允许以宽窄行模式种植,其种植密度和产量大幅度增加,可以有效保证春玉米密植群体的稳产性。

4 结论

无论正常降雨年份还是少雨年份综合栽培模式中化控处理（C）对产量的直接通径系数均达到显著水平,宽窄行（W）对产量的直接通径系数组合间存在着正负的明显差异,而深松（S）对产量的调控则以间接作用为主（间接通径系数较大）;密植条件下多项措施互作产量增益显著高于双项措施和单项措施,其产量的增加主要是由于群体耐密性的提高。多项措施互作模式深松宽窄行种植化控处理（SWC）产量增益最大,较传统模式最高产量,仍可提高密度6.27万株/hm²,实现产量增益11.91%,其产量增益主要是由于综合栽培措施对春玉米耐密性的优化及密植群体资源效率的提升。
The authors have declared that no competing interests exist.